高中化學(xué)選修四第四章第一節(jié)原電池

原電池一、工作原理1、概念：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。（還原劑在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子通過(guò)外電路輸送到正極上，氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)）2、形成條件：①兩個(gè)活潑性不同的電極②電解質(zhì)溶液③電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路eq\o\ac(○,4)發(fā)生的反應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)3、電子流向：外電路：負(fù)極——導(dǎo)線——正極內(nèi)電路：鹽橋中陰離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，鹽橋中陽(yáng)離子移向正極的電解質(zhì)溶液。4、正、負(fù)極的判斷：（1）從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。（2）從電子的流動(dòng)方向負(fù)極流入正極（3）從電流方向正極流入負(fù)極（4）根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向陽(yáng)離子流向正極，陰離子流向負(fù)極（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶解的一極為負(fù)極增重或有氣泡一極為正極5、常見(jiàn)電極：eq\o\ac(○,1)活潑性不同的金屬：如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極；eq\o\ac(○,2)金屬和非金屬（非金屬必須能導(dǎo)電）：如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨作正極；eq\o\ac(○,3)金屬與化合物如：鉛蓄電池，鉛板作負(fù)極，二氧化鉛作正極；eq\o\ac(○,4)惰性電極如：氫氧燃料電池，電極均為鉑?！玖?xí)題一】（2018?曲靖一模）下列有關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是（）A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．銅鋅原電池電子沿外電路從銅電極流向鋅電極【考點(diǎn)】原電池和電解池的工作原理．【專題】電化學(xué)專題．【分析】A．鋰離子電池能充放電，屬于二次電池；

B．鋅錳干電池中，鋅作負(fù)極、二氧化錳作正極；

C．甲醇燃料電池屬于原電池；

D．銅鋅原電池中，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極．【解答】解：A．鋰離子電池能充放電，屬于二次電池，放電時(shí)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，充電時(shí)是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A正確；

B．鋅錳干電池中，鋅易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極、二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)而作正極，故B正確；

C．甲醇燃料電池屬于原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故C正確；

D．銅鋅原電池中，鋅作負(fù)極、Cu作正極，電子從負(fù)極鋅沿導(dǎo)線流向正極銅，故D錯(cuò)誤；

故選：D?！玖?xí)題二】（2018?嘉定區(qū)二模）某課外小組利用廢舊金屬器件制作一個(gè)簡(jiǎn)易的銅鋅原電池，為確保實(shí)驗(yàn)安全設(shè)計(jì)了如圖裝置，則下列說(shuō)法正確的是（）A．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．電子從電極X轉(zhuǎn)移到電極YC．X為陽(yáng)極，表面產(chǎn)生大量氣泡D．Y為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e→Zn2【考點(diǎn)】原電池和電解池的工作原理．【專題】電化學(xué)專題．【分析】該裝置中，為確保實(shí)驗(yàn)安全，則廢舊金屬器件不可能作負(fù)極被腐蝕導(dǎo)致硫酸泄漏，所以廢舊金屬器件Y為銅作正極，X為鋅易失電子作負(fù)極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，據(jù)此分析解答．【解答】解：A．該裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，故A錯(cuò)誤；

B．電子從負(fù)極X鋅沿導(dǎo)線流向正極Y銅，故B正確；

C．X為鋅易失電子作負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；

D．Y為銅作正極，電極反應(yīng)為2H++2e=H2↑，故D錯(cuò)誤；

故選：B。二、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式1、負(fù)極：活潑金屬失電子，看陽(yáng)離子能否在電解液中大量存在。如果金屬陽(yáng)離子不能與電解液中的離子共存，則進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)。（例：甲烷燃料電池中，電解液為KOH，負(fù)極甲烷失8個(gè)電子生成CO2和H2O，但CO2不能與OH-共存，要進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸根。）2、正極：①當(dāng)負(fù)極材料能與電解液直接反應(yīng)時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子得電子。例：鋅銅原電池中，電解液為HCl，正極H+得電子生成H2。②當(dāng)負(fù)極材料不能與電解液反應(yīng)時(shí)，溶解在電解液中的O2得電子。如果電解液呈酸性，O2+4e-+4H+==2H2O；如果電解液呈中性或堿性，O2+4e-+2H2O==4OH-。3、注意：eq\o\ac(○,1)特殊情況:Mg-Al-NaOH。負(fù)極：Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O；正極：2H2O+2e-==H2↑+2OH-Cu-Al-HNO3，Cu作負(fù)極eq\o\ac(○,2)Fe作負(fù)極時(shí)，氧化產(chǎn)物是Fe2+而不可能是Fe3+；eq\o\ac(○,3)無(wú)論是總反應(yīng)，還是電極反應(yīng)，都必須滿足電子守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒。4、pH變化規(guī)律eq\o\ac(○,1)電極周圍：消耗OH-(H+)，則電極周圍溶液的pH減小（增大）；反應(yīng)生成OH-(H+)，則電極周圍溶液的pH增大（減?。Ｇ杏?，電極周圍只要消耗OH-，PH就減小，不會(huì)受“原電池中OH-（陰離子）向負(fù)極移動(dòng)”的影響。eq\o\ac(○,2)溶液：若總反應(yīng)的結(jié)果是消耗OH-(H+)，則溶液的pH減?。ㄔ龃螅蝗艨偡磻?yīng)的結(jié)果是生成OH-(H+)，則溶液的pH增大（減?。蝗艨偡磻?yīng)消耗和生成OH-(H+)的物質(zhì)的量相等，則溶液的pH由溶液的酸堿性決定，溶液呈堿性則pH增大，溶液呈酸性則pH減小，溶液呈中性則pH不變。5、電極反應(yīng)式的書寫（1）若知道電池總反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)是兩電極反應(yīng)之和，若能寫出某一極反應(yīng)或已知某一極反應(yīng)，由總反應(yīng)減一極反應(yīng)可得另一極反應(yīng)。（2）若電極反應(yīng)產(chǎn)物是難溶性堿或鹽時(shí)，負(fù)極上一般有陰離子參加反應(yīng)，若為可逆電池，則正極上有同樣的陰離子生成，電解液的濃度基本不變。陽(yáng)離子一般參與正極反應(yīng)。參加電極非氧化還原反應(yīng)的陰、陽(yáng)離子可依據(jù)電解液類型或反應(yīng)產(chǎn)物確定。（3）同時(shí)書寫同一電池兩極反應(yīng)時(shí)，應(yīng)注意兩極電子得失數(shù)目相等。（4）電極半反應(yīng)一般為離子反應(yīng)，書寫電極半反應(yīng)和書寫離子方程式有相似的地方，應(yīng)考慮反應(yīng)產(chǎn)物與電解液中的離子能否共存。若不能共存，則按實(shí)際產(chǎn)物書寫。（5）電池半反應(yīng)中，存在質(zhì)量守恒和電荷守恒，書寫時(shí)應(yīng)據(jù)此配平半反應(yīng)。（6）一般電解液中有水，電極反應(yīng)是在水溶液中進(jìn)行，配平半反應(yīng)時(shí)，根據(jù)需要，水可作反應(yīng)物也可作產(chǎn)物?！玖?xí)題三】（2018春?東安區(qū)校級(jí)期中）原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)．下列說(shuō)法中正確的是（）A．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，負(fù)極反應(yīng)式為：Cu-2e-=Cu2+B．由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，負(fù)極反應(yīng)式為：Cu-2e-=Cu2+C．由Al、Mg、NaOH溶液組成原電池，負(fù)極反應(yīng)式為：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2OD．由Al、Cu、濃硝酸組成的原電池中，負(fù)極反應(yīng)式為：Al-3e-=Al3+【考點(diǎn)】原電池和電解池的工作原理；【專題】電化學(xué)專題．【分析】A．該裝置中，鐵易失電子作負(fù)極、Cu作正極，負(fù)極上鐵失電子、正極上鐵離子得電子；

B．該原電池中，Al易失電子作負(fù)極、Cu作正極，負(fù)極上鋁失電子、正極上氫離子得電子；

C．該原電池中，Al易失電子作負(fù)極、Mg作正極，負(fù)極上Al失電子、正極上水得電子；

D．該原電池中，銅易失電子作負(fù)極、Al作正極，負(fù)極上銅失電子、正極上硝酸根離子得電子．【解答】解：A．該裝置中，鐵易失電子作負(fù)極、Cu作正極，負(fù)極上鐵失電子、正極上鐵離子得電子，負(fù)極反應(yīng)式為：Fe-2e-=Fe2+，故A錯(cuò)誤；

B．該原電池中，Al易失電子作負(fù)極、Cu作正極，負(fù)極上鋁失電子、正極上氫離子得電子，負(fù)極反應(yīng)式為：Al-3e-=Al3+，故B錯(cuò)誤；

C．該原電池中，Al易失電子作負(fù)極、Mg作正極，負(fù)極上Al失電子、正極上水得電子，負(fù)極上電極反應(yīng)式為Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，故C正確；

D．該原電池中，銅易失電子作負(fù)極、Al作正極，負(fù)極上銅失電子、正極上硝酸根離子得電子，負(fù)極電極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+，故D錯(cuò)誤；

故選：C?！玖?xí)題四】（2016秋?雙峰縣校級(jí)期末）下列用來(lái)表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語(yǔ)中，正確的是（）A．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng)式：Fe-2e-=Fe2+B．堿性氫氧燃料電池的正極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-=4OH-C．粗銅精煉時(shí)，與電源正極相連的是純銅，電極反應(yīng)式為：Cu-2e-=Cu2+D．用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2↑【考點(diǎn)】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式．【專題】電化學(xué)專題．【分析】A．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

B．堿性氫氧燃料電池中，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水；

C．精煉粗銅時(shí)，粗銅與電源正極相連、純銅與電源負(fù)極相連，陽(yáng)極上Cu失電子、陰極上銅離子得電子；

D．用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣．【解答】解：A．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+，故A錯(cuò)誤；

B．堿性氫氧燃料電池中，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，負(fù)極反應(yīng)式為2OH-+H2-2e-=2H2O，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正確；

C．精煉粗銅時(shí)，粗銅與電源正極相連、純銅與電源負(fù)極相連，陽(yáng)極上Cu失電子、陰極上銅離子得電子，陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu、陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+，故C錯(cuò)誤；

D．用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣2H++2e-=H2↑，陰極反應(yīng)式、陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，故D錯(cuò)誤；

故選：B。【習(xí)題五】（2016春?淇縣校級(jí)期中）寫出下列電池的電極反應(yīng)方程式

（1）銅-鋅原電池，電解質(zhì)溶液為硫酸銅．正極；

（2）鎂-鋁原電池，電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉．正極；（3）銅-鐵原電池，電解質(zhì)溶液為濃硝酸．正極；（4）氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為硫酸．負(fù)極；（5）氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉．負(fù)極；【考點(diǎn)】電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式．【專題】電化學(xué)專題．【分析】（1）銅-鋅原電池，電解質(zhì)溶液為硫酸銅，Zn易失電子作負(fù)極、Cu作正極，正極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

（2）Mg、Al和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al易失電子作負(fù)極、Mg作正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

（3）Cu、Fe和濃硝酸構(gòu)成的原電池中，Cu易失電子作負(fù)極、Fe作正極，正極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

（4）氫氧燃料酸性電池中，氫氣失電子，則通入氫氣的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子；

（5）氫氧燃料堿性電池中，氫氣失電子，則通入氫氣的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水．【解答】解：（1）銅-鋅原電池，電解質(zhì)溶液為硫酸銅，Zn易失電子作負(fù)極、Cu作正極，正極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu，

故答案為：Cu2++2e-=Cu；

（2）Mg、Al和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al易失電子作負(fù)極、Mg作正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，

故答案為：2H2O+2e-=2OH-+H2↑；

（3）Cu、Fe和濃硝酸構(gòu)成的原電池中，Cu易失電子作負(fù)極、Fe作正極，正極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2NO